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阀门电动装置电气控制型式及应用要点

发布于:2016-06-17 15:41:11

  阀门电动装置与阀门成套组合为电动阀门,在不同工业领域的管道流体控制中得到广泛应用。电动装置是一种机电技术结合密切的通用设备,是管道系统的控制单元。随着管道控制技术的不断进步,要求电动装置的电气控制型式也能与之适应,因而实际使用的电动装置种类繁多,属于仪器仪表行业的工业自动化仪表行业的执行器(控制阀)行业内则称为电动执行机构。同一用途设备,在不同行业有不同的名称、标准和解释。

  对电动装置电气控制型式的理解关系到产品的正确选用,进而也会影响电动阀门的性能乃至管道系统的整体技术指标。所以,了解电动装置电气控制型式及其分类对控制系统的设计者和用户均十分有益。


  电动装置基本控制原理


  电动装置基本控制原理框图


  电动装置电气控制组件简介


  阀门专用电动机

  根据阀门的载荷特点与控制要求,可以选择不同类型的电动机。由于电动装置多用于截断类阀门控制,所以多使用S2工作制电动机,它可以满足截断类阀门(闸阀截止阀、球阀、蝶阀等)的载荷特性。

  行程控制机构

  电动装置行程控制机构电气控制信号可分为两种类型,即开关量型式和连续量型式。开关量型式适用于批量控制,而连续量型式则适合于定值控制。开关量型式主要以机械齿轮计数器及限位开关构成行程控制机构,向系统控制单元反馈开关量信号。连续量型式主要是将电动装置减速机构工作的全行程转化为连续量信号提供给系统控制单元。

  转矩控制机构

  电动装置转矩控制机构的电气控制信号与行程控制机构类似,也可分为开关量型式和连续量型式。

  位置指示机构

  位置指示机构也可以归纳为机械式和电子式两类。

  电动装置系统控制单元

  电动装置系统控制单元由电机驱动系统和电动装置电气控制电路部分组成。功率驱动部分主要分触点开关和电子开关。电动装置电气控制电路可分为继电器控制电路、模拟或数字控制逻辑电路以及微处理程序控制电路等。

  电动装置输入输出控制

  电动装置输入输出控制信号种类较多,从应用角度大体可以分为DCS集散控制系统和FCS现场总线控制系统两种,不同控制系统的输入输出信号主要是开关量和模拟量喜好;应用于FCS系统的输入输出信号主要是数字信号。


  电动装置控制型式分类


  电动装置控制型式以电气控制构成区分可有整体型(一体化型)和基本型(分体型)两类,区分的依据主要是电动装置是否内置系统控制单元。

  电动装置控制型式从系统结构分类又可分为开环控制系统用开关型和闭环控制系统用调节型两类。

  电动装置控制型式从输入输出信号角度又可分为:DCS集散控制系统和FCS现场总线控制系统。


  不同应用场所的选型


  不同用途和使用环境对电动装置的控制要求差异较大,下面就一些具体使用工况进行简要说明。

  高温或低温环境

  一般工业场所通用环境温度范围为-20~70℃,而常规电器元件为0~55℃。绝大多数情况下,阀门电动装置的各种控制型式均可以满足-20~70℃的工作环境中使用。如果环境温度达到或高于80℃,或者环境温度低于-30℃时,智能型。整体开关型、整体调节型产品部分电气元件可能会出现工作异常,使用寿命会相对降低。这类工况建议使用基本型产品,将系统控制单元以分体控制箱方式安置于环境温度适合的场所。这样一方面适合电气元件的使用环境,减少故障并延长使用寿命,另一方面也便于现场人员操作。

  核电岛内环境

  核电站场所一般分为核岛内和核岛外两种环境,对于核岛外一些安全级别不很高的环境可使用K3类电动装置,其控制方式与通用产品相近。对于常规岛环境,电动装置无论在结构还是控制上与通用产品基本相同,因而各类电气控制型式都有应用。但是在核岛环境尤其安全壳内,基于安全性、可靠性要求和事故状态下的相关技术要求则必须使用K1类电动装置,此时电动装置的电气控制均为基本开关型。智能型等复杂电气控制产品不能应用在核岛环境。

  存在水锤效应的阀门使用工况

  根据流体力学原理,处于管道系统特殊位置的阀门从全开向全关运行速度过快时会在管道内形成水锤相应,对管道和阀门产生冲击甚至破坏。对这类工况建议使用双速型控制电动装置,以实现阀门从全开到全关过程两种不同的速度,以消除管道内的水锤现象。

  超长形成大型大型闸门的控制

  绝大多数阀门的行程时间不超过15分钟,而有些特殊工况如超长形成大型闸门的行程时间很长,同时提升闸门的所需转矩也基本恒定。这类工况宜使用基本型或整体型超长形成开关型电动装置并选配S1长期工作制电机,这样可以满足闸门行程时间长和提升转矩恒定问题。


  结束语


  电动装置的控制型式多样,控制功能的复杂程度差异也很大,进而使电动装置的价格也存在较大差异。因此根据实际工况、环境选择阀门的控制型式不仅可满足使用要求同时也可使工程的造价更趋向合理。这点对管道系统设计人员和阀门使用用户无疑都是重要的。

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